滑动轴承

第十章 滑动轴承

重要基本概念

1．动压油膜形成过程

随着轴颈转速的提高，轴颈中心的位置和油膜厚度的变化如图10-3所示。

图10-3

从n =0，到n →∞，轴颈中心的运动轨迹为一半圆。利用此原理可以测量轴承的偏心距e ，从而计算出最小油膜厚度h min 。

2．动压油膜形成条件

(1) 相对运动的两表面必须构成收敛的楔形间隙；

(2) 两表面必须有一定的相对速度，其运动方向应使润滑油从大口流入、从小口流出； (3) 润滑油必须具有一定的粘度，且供油要充分。

3．非液体摩擦滑动轴承的失效形式、设计准则和验算内容，液体动压润滑轴承设计时也要进行这些计算

失效形式：磨损、胶合

设计准则：维护边界油膜不被破坏，尽量减少轴承材料的磨损。 验算内容：

为防止过度磨损，验算：p =

Bd

P

≤ [ p ] MPa 为防止温升过高而胶合，验算：Pv =

100060×⋅nd Bd P π≤ [pv ] MPa ·m/s 为防止局部过度磨损，验算：V = 1000

60×nd

π≤ [v ] m/s

因为在液体动压润滑滑动轴承的启动和停车过程中，也是处于非液体摩擦状态，也会发生磨损，也需要进行上述三个条件的验算。

4．对滑动轴承材料性能的要求

除强度（抗压、抗冲击）外，还应有良好的减摩性（摩擦系数小）、耐磨性（抗磨损、抗胶合）、跑合性、导热性、润滑性、顺应性、嵌藏性等。

机原机零

5．液体动压润滑轴承的工作能力准则 (1) 保证油膜厚度条件：h min ≥[h ]；

(2) 保障温升条件：t ∆ ≤ [t ∆]=10~30C °。

精选例题与解析

例10-1 一向心滑动轴承，已知：轴颈直径d = 50mm ，宽径比B /d =0.8，轴的转速n = 1500r/min ，轴承受径向载荷F = 5000N ，轴瓦材料初步选择锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5，试按照非液体润滑轴承计算，校核该轴承是否可用。如不可用，提出改进方法。

解：

根据给定材料ZCuSn5Pb5Zn5查得：[p ] = 8MPa ，[v ]= 3 m/s ，[pv ]=12 MPa ·m/s 。 根据宽径比B /d =0.8，知B = 40mm 。则：

=×==

50405000Bd F p 2.5 MPa ＜[p ] = 8 MPa =×××⋅×=×⋅=10006050150050405000100060ππnd Bd F pv 9.82 MPa ·m/s ＜[pv ]=12 MPa ·m/s

=×××=×=1000

60501500100060ππnd v 3.93 m/s ＞ [v ]= 3 m/s

可见：p 和 pv 值均满足要求，只有 v 不满足。其改进方法是：如果轴的直径富裕，可以减小轴颈直径，使圆周速度v 减小；采用[v ]较大的轴承材料。

改进方法：将轴承材料改为轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2，[p ]=15MPa ，[v ]=12 m/s ，[pv ]=10 MPa ·m/s 。则：

=p 2.5 MPa ＜[p ] = 15 MPa

=pv 9.82 MPa ·m/s ＜[pv ]=10 MPa ·m/s =v 3.93 m/s ＜ [v ]= 12 m/s

结论：轴承材料采用轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2，轴颈直径d = 50mm ，宽度B = 40mm 。

例10-2 一向心滑动轴承，已知：轴颈直径d = 150mm ，宽径比B /d =0.8，直径间隙Δ= 0.3 mm ，轴承包角180°，轴的转速n = 1500r/min ，轴承受径向载荷F = 18000N ，采用N32润滑油，在工作温度下的动力粘度η= 0.0175Pa ·s ，轴颈和轴瓦的表面粗糙度分别为R z 1=1.6m µ和R z 2=3.2m µ，试校核该轴承是否可以获得流体动压润滑。

解：

(1) 确定[h ]

取K = 2，则［h ］= K （R Z 1 + R Z 2）=2（1.6 + 3.2）= 9.6 m µ

(2) 求 h min 轴承宽度：

B = 0.8d = 0.8×150 = 120 mm

轴承相对间隙： ==∆=150

3.0d ψ0.002 轴颈转速： n = 1500 r/min = 25 r/s 轴承特性数：

18000

002.015

.012.0250175.022××××==

F nBd S ψη= 0.109 根据S 和宽径比查图，得到

机原机零教

研

室

31.0min

=C

h 所以

0465.02/3.031.02/31.031.0min =×=∆⋅==C h mm = 46.5m µ

可见，满足h min ＞[h ]，轴承可以获得流体动压润滑。

例10-3 一向心滑动轴承，轴颈直径d = 60mm ，宽径比B/d=1，轴承包角°=180α，直径间隙Δ=0.09mm ，轴颈和轴瓦的表面粗糙度R z1=1.6m µ，R z2 =3.2m µ，转速n =1500转/分，用N15号机械油润滑，t m =50℃（η= 0.095 Pa ·s ）。试求获得流体动压润滑的许用载荷。

解：

(1) 确定h min

取K = 2，则［h ］= K （R Z 1 + R Z 2）=)2.36.1(2+×= 9.6 m µ 取：h min = 10 m µ= 0.01 mm

(2) 求S

半径间隙C ： C = Δ/2 = 0.09/2 = 0.045 mm

偏心率：

ε=1- h min /C =1 - 0.010/0.045 = 0.78 根据ε和宽径比查得S = 0.051 (3) 求F

轴承宽度： B = d = 60 mm = 0.06 m 轴承相对间隙： ==∆=60

09.0d ψ0.0015 轴颈转速：

n = 1500 r/min = 25 r/s

则： 051

.00015.006.0250095.02

2

2×××==S nBd F ψη= 7451 N 所以，形成流体动压润滑的最大工作载荷为7451 N 。

例10-4 一单油楔向心滑动轴承，包角°=180α，轴颈直径d = 100mm ，轴承宽度B = 100mm ，轴承的直径间隙Δ=0.15mm ，轴颈和轴瓦的表面粗糙度分别为R z1= 3.2m µ，R z2 =6.3m µ，承受径向载荷F = 32000N ，在工作温度下润滑油的动力粘度η= 0.027 Pa ·s ，试求能形成流体动压润滑的最低工作转速。

解：

(1) 确定h min

取K = 1.5，则［h ］= K （R Z 1 + R Z 2）= 1.5（3.2 +6.3）= 14.25 m µ 取：h min = 14.25 m µ= 0.01425 mm

(2) 求S

半径间隙C ： C =Δ/2 = 0.15/2 = 0.075 mm 偏心率： ε=1- h min /C =1 - 0.01425/0.075 = 0.81 轴承宽径比： B /d = 100/100 = 1 根据ε和宽径比查得S = 0.045 (3) 求n

轴承相对间隙： ==∆=100

15

.0d ψ0.0015

则： 1.01.0027.0045

.0320000015.022××××==Bd FS n ηψ= 12 r/s = 720 r/min

所以，形成流体动压润滑的最低工作转速为720 r/min 。

机原机零教

研室